第七章天然气流量计算

18
测 试 分 离 器 压 力 Po（ 指 绝 对 压 力 ） = 3 . 3 5 ＋ 0.1=3.36MPa=33.6×105Pa 测 试 分 离 器 温 度 To（ 指 绝 对 温 度 ） = 5 8 ＋ 273=331K 由气相对密度 0.746 ，查图 7 － 15 得 TC＝227K 和 Pc=46.0105Pa P0 33.6 T0 331 视压 Tc= 0.75 视温 Tr= 1.46 46 . 0 227 Pc Tc
6

其原理为：流体通过节流装置处，流束将形成局 部收缩，使部分压能转化为动能，使流速增加，静 压降低，在节流装置前后产生压差，流量越大，压 差也越大，反之，越小，通过测量压差的大小，就 可间接地计算气体流量。7ຫໍສະໝຸດ 三、气动差压变送器

1 . 气动差压变送器的工
作原理 气动差压变送器是 将差压转换为成比例的 标准信号（0.02～ 0.10MPa）它基于力 矩平衡原理工作，采用 了负反馈的补偿线路。 单杠杆差压变送器结构 如图7-5所示。
3


二、差压法测气原理
充满管道的流体，当它 流经管道内节流装置 ( 如孔 板 ) 时，流速将在节流装置 处形成局部收缩，将使部 分压能转为动能，其结果 使流速增加，静压降低， 在节流装置前后产生了压 力降， 如图7-2所示。 流束局部收缩：被测流 体流经节流装置时，节流 装置前后的特性和压力分 布图7-2所示。
20



注意讲法： 三、现场实用计算公式
(1)流量计卡片 CWD双波纹管差压计所用记录纸为园形，由钟 表机构驱动，24小时顺时针方向转动一圈。广泛使 用的记录纸为 L-100( 最大格数为 100 格 ) 的开方卡 片。 开方卡片的特点是各同心园的间隔不是等距离 的，并且从卡片上读出的记录数不是静压、差压的 直接读数，而是静压、差压值的平方根相当于最大 规格的百分数。即：将读得的格数经换算后，才能 得出静压，差压的具体数值，其换算如下：
第七章 天然气流量计算





单位时间内流过管路横截面积的天然气流体数 量，称为天然气流量。天然气流量常用体积流量表 示。 测量气体流量的方法和仪表种类较多，而用于 天然气的主要有三类： 1.容积式流量计 容积式流量计是使气体充满一定容积的空间来 测量流量，如罗茨流量计、湿式流量计和皮囊式流 量计等。 2.速度式流量计 速度式流量计是以测量在管道内流体平均流速 为依据，在已知管道截面积的条件下，测量气体流 量。如孔板差压流量计、监界速度流量计等。
图7－7 变送器安装示意图
11
1）对孔板喷嘴上、下游管段的要求 2）对设置测压孔的要求 3）变送器安装位置要求 要满足以上所述基本安装要求，具体如图7－8。
图7－8 差压式流量变送器安装位置图
12
第二节 气计量
近年随着电子工业的发展，已引进计算机进行计量 数据的处理，但基础仍然为孔板流量计。天然气流量 计量系统一般如图 7－ 10 所示，主要由：①计量直管 段；③标准孔板；③标准孔板夹持器；④温度、压力、 记录仪（目前一般采用变送器）；⑤流量记录仪或计 算机；⑥专门从流量计算机读取数据并进行有效存储 管理的计算机等组成。
5

法兰取压：指测量管法兰上带有符合有关规定的取压器 件，并规定上、下游取压孔的间距均为25.4mm，且是 从孔板的上游端面量起。取压孔间距是指取压孔轴线与 孔板的某一规定端面的距离。见图7-4
图7-3 角接取压孔板夹持器 1－孔板； 2－夹紧环； a－环隙宽度或取压孔直径； f－环隙厚度；c、c`－上、下游夹紧环长度； b－夹紧环内径；s－上游台阶到夹紧环的距离 图7-4法兰取压孔板夹持器
22

由上述两式可得
p1hw

pmax H max 10000
p h
（7-2-29）
例5-1 已知某双波纹管差压计差压量程为 40000Pa，附记压力为6.4MPa，使用L-100开方 卡片，差压指示格数h’＝60格。静压指示格数为p’ ＝50格，求实际静、差压值。
23

解：由公式（7-2-27）、（7-2-28）

10


（1）安装要求 见图（7—7） 以上的安装是按照美国 GAS ASSOCIATION标准 的要求。在变送器前面使用一个整流叶片 （ STRAIGHTENING VANES）， 目 的 是 在 孔 板 和 STRAIGHTENING VANES之间形成一个平稳的、线 性的流体，以达到精确计量气体流量的目的。 STRAIGHTENING VANES是一个由多个焊在一起的 导引管组成并固定在计量管壁上的仪器，该仪器由 FOXBORO生产，在国内也叫整流器。
14

根据压差取样口的位置分为法兰取样和 管线取样，见图 7 － 11 。由截面积比 m 的值 和压差取样口的位置，查相应的图 7 － 12 或 图7－13，可得到Ko。
图7－11 （a）压差管线取样
图7－12 （b）压差法兰取样
15
为简化计算过程将雷诺数系数 Re、膨胀系数 Y 值取互。 孔板压差Hw由孔板流量计的Barton记录仪记录 在Barton卡片上。由于有些记录仪以英寸水柱为单 位，孔板压差Hw的值需转换为毫米水柱，毫米水柱 和英寸水柱的转换关系为： 1毫米水柱＝1英寸水柱 × 25．4。 孔板压差HW平均值由下式得出：



图7－5 单杆差变压器结构图 1－膜盒；2－弹簧片；3－主杠杆； 4－轴封膜片；5－顶针架；6－挡板； 7－喷嘴；8－气动放大器；9－波纹管
8


单杠杆机构受力情况如图7-6所示 在主杠杆上作用两个力：一个是测 量力 F，另一个是反馈力 Ff，其大 小分别为：Fi A1 ( p1 p2 ) A1p （7－1）
19


二 油田总产气量的计量
油田总产气量的计量的计算方法： 1.单井产气量累计法 根据各生产井单井测试的产气量求和累计可计算 出油田总产气量。
Qg=
q
1
n
g
T
(7－12)


式中：Qg——油田总产气量；qg——生产井单井产 气量; n——生产井井数；T——生产井生产小时数。 2．Pr输气量累计法 将油田的各外输气流量计流量值进行累计，再加 上原油分离器气出口的气量得到油田总产气量。
2

如图7-1所示，差压式流量计由节流装置、导压 管和差压计三大部分所组成。

图7－1 差压式流量计组成示意图
－上游侧第二阻流件；2－上游侧第一阻流件；3、5－孔板前后测量管； 4－孔板和孔板夹持器；6－下游侧第一阻流件；7－导压管；8－差压计； L0－第一阻流件与第二阻流件之间的直管段；L1L2－孔板上下游侧的直管段
17



2．单井气量的计算实例 例 某生产井产气的各测量参数值如下： 孔板直径 d=63.5rnm； 管道内径 D=142· 5mm； 测试分离器压力 po＝3.35MPa； 测试分离器温度 To＝58℃；气相对密度 由孔板直径d＝63.5mm和管道内径D＝142.5mm 得截面积比m=63.5／142.5=0.1986 由截面积比 m=0.1986，查相应的图 7 － 13 ，可得 到Ko=0.615 为简化计算过程将雷诺数系数 Re、膨胀系数 Y 的值 取1 气体压缩系数Zo的获得方法：
图7－10 天然气流量计量系统简图
13

一、单井气计量 1．孔板流量计测量单井气量的常规计算 目前，使用孔板流量计测量单井气量一般使用以下实 用公式 : H p
q g 1.8943 Kd
2
W
o
To Z o
（ 7－ 6）




标准状况指在温度为15℃、压力为760mmHg的环 境下。 孔板综合校正系数K由Ko、Re、Y三个校正系数产生。 Ko为孔板校正系数，是截面积比m的函数，截面积比m 由下式得到： d2 m （ 7－ 7） 2 D 式中：d——孔板直径，mm； D——管道内径，mm。 孔板直径d和管道内径D间的关系见图 7－9。

图7-2 孔板前后压力和流速 分布图
4




差压的产生：由于流体运动的惯性，流经节流装 置后流体将继续保持原来的流动方向，在孔板出口端 面Ⅱ处形成一最小收缩截面F2，此处流速截面最小， 流速达最大，压力最低。此后，流束又逐渐扩大，压 力逐渐恢复升高，直至流体充满整个管道，压力恢复 到最大值。 标准孔板所产生的压差，通过导压管将差压讯号 传递给差压计，并由差压计显示出来。 角接取压：角接取压孔板夹持器可以是单独钻孔取 压器件，或是环室取压。 单独钻孔取压规定上游侧静压由前夹紧环取出， 下游侧静压由后夹紧环取出。环室取压规定孔板上游 侧静压由前环室取出，下游侧静压由后环室取出。见 图7-3。
图7-6 差压变送器杠杆 机构受力图
9
2．安装及操作 （1）节流装置的安装（2）变送器的安装 （3）操作（自学） 3．LGE系列的可换孔板流量计 LGE系列可换孔板节流计量装置（现 W10—3油田 对涠洲终端供气用）是一种结构新颖的流量检测仪 表，其特点是将节流元件（孔板）精确地安装在固 定的座体内，在不拆动管线或不停止流体输送的情 况下，可以方便地对孔板进行更换和对计量管道进 行清扫，从而保证了计量精度，减小维护的工作量。 4．FOXBORO系列差压流量计 海上油田普遍使用易于维护、高精确度的气体 差压式流量计，主要有FOXBORO气动的13A、15A、 13Hd／p cellTM系列和电动823d／p cellTM系列。
p1 p max 2 p 1 0 02 H max 2 h 1 0 02

hw

代入数据计算得
p1=1.6MPa hw=14400Pa